Как поймать нейтрино

Если не знать, что изображено на этой иллюстрации, то догадаться вряд ли получится. Можно, конечно, предположить, что это некий научный прибор, но вот какой именно? Помните стихотворение про упрямого Фому?

– Неправда! – Фома говорит – Это ложь!

Совсем этот слон на слона непохож!

Так вот, на всех трёх иллюстрациях изображён телескоп – только не надо делать круглые глаза и говорить, что «этот телескоп совсем не похож на телескоп». Непохож, но так оно и есть. Просто это не простой телескоп, а нейтринный!

Нейтринный телескоп в Онтарио
Нейтринный телескоп в Онтарио

Нейтрино – это крохотная, намного меньше атома, элементарная частица, одна из частиц, образующих нашу Вселенную. Нейтрино – частица необычная: чрезвычайно маленькая по массе, не обладающая электрическим зарядом, она просто чертовски «неохотно» вступает в реакции с другими частицами. Нейтрино рождаются во время ядерных реакций в недрах звёзд и планет, столкновений чёрных дыр и других интереснейших явлений – но вещество нашей Вселенной (в том числе мы с вами) для нейтрино абсолютно прозрачно! Только представьте себе: каждую секунду сквозь вас пролетают десятки миллиардов нейтрино – но вы этого совершенно не замечаете, настолько эта частица «неконтактна».

Нейтринный телескоп ANTARES
Нейтринный телескоп ANTARES

Однако наблюдать космические нейтрино для учёных очень важно – ведь эти частицы могут очень многое «рассказать» о тех процессах, которые происходят в ядерных реакторах, внутри солнечного ядра, и вообще – внутри самых разных объектов, находящихся далеко в космическом пространстве! Чтобы «поймать» нейтрино, астрономам приходится применять очень тонкие и сложные методы. Например, если рождённое в ядре звезды нейтрино столкнётся с заряженной лёгкой частицей (электроном), оно разгонит его до очень высокой скорости – при этом образуется излучение, которое могут зафиксировать датчики-фотоумножители.

Однако, сами понимаете, вокруг нас постоянно «летают» миллионы посторонних частиц, которые сталкиваются друг с другом, и обнаружить в этом хаосе одну-единственную вспышку излучения не получится – в точности, как услышать тихий шёпот во время галдежа на большой перемене в школе. Поэтому нейтринные телескопы (детекторы) размещают глубоко под землёй или под водой. Например, Баксанский галлий-германиевый нейтринный телескоп на Северном Кавказе располагается в специальном туннеле на глубине 2100 метров от поверхности. Другой российский нейтринный телескоп находится под водой озера Байкал, на глубине 1 километра. Толща горных пород (или воды) поглощает все «посторонние» частицы, позволяя фиксировать прилетающие из космоса нейтрино.

Нейтринный телескоп на Байкале
Нейтринный телескоп на Байкале

Насколько чувствителен нейтринный телескоп? В 1987 году нейтринный телескоп Камиоканде в Японии зафиксировал мощный поток нейтрино от сверхновой звезды SN1987A в Большом Магеллановом Облаке. Всего тогда учёные «поймали» 19 (буквами: девятнадцать) нейтрино из октодециллиона нейтрино, рождённых при вспышке сверхновой. Что такое октодециллион? Это число из единицы и 57 нулей после:

1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

Остаток сверхновой звезды SN1987A
Остаток сверхновой звезды SN1987A

Представляете? Телескоп Камиоканде расположен под землёй на глубине 1 километра – это гигантская металлическая сфера, заполненная водой (50 000 тонн); на внутренней поверхности сферы установлено 11 000 датчиков-фотоумножителей для «ловли» космических нейтрино.

Читайте также:

Что такое квазары?

Как устроены рентгеновские телескопы?

Что будет, когда наша галактика столкнётся с Туманностью Андромеды?

Рассказывает журнал "Лучик" – лучший детский журнал в России. Полистать номера журнала можно здесь. Выписать журнал – на сайте Почты России. Стоимость 230 рублей, выходит ежемесячно. Возможна пробная подписка на 1 месяц.